Aplicação do algoritmo sebal para a estimativa do saldo de radiação à superfície para diferentes coberturas de solo na região Amazônica

Abstract

O saldo de radiação à superfície é o saldo entre a radiação que chega e a radiação que sai da superfície. O mesmo é um dos responsáveis pela regulação da evapotranspiração, do fluxo de calor sensível, do fluxo de calor no solo e da fotossíntese das plantas. O sensoriamento remoto é uma das ferramentas que vêm sendo utilizada para o cômputo do saldo de radiação a superfície, pois, através do mesmo é possível adquirir, processar e interpretar imagens e dados coletados de sensores transportados em aeronaves ou satélites, que capturam a interação entre a matéria e a energia eletromagnética. O SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land) é um algoritmo que utiliza imagens de satélite e poucos dados de superfície para estimar as componentes radiativas, e tem sido utilizado amplamente pela comunidade científica para estimar diversos parâmetros à superfície para diferentes regiões geográficas. No entanto, ainda são escassas as pesquisas desenvolvidas avaliando a aplicabilidade deste algoritmo em regiões com altos índices de umidade atmosférica. Diante disto, este trabalho tem por objetivo principal avaliar o emprego desse algoritmo na estimativa do balanço de radiação à superfície, para os estados de Rondônia e Amazonas, usando imagens do satélite ambiental TM/Landsat 5, referente aos anos de 2006 a 2010. Para a realização da pesquisa utilizamos dados de torres micrometeorológicas de três sítios experimentais do LBA, dois localizados em regiões de floresta e um em região de pastagem, e dados da estação de superfície EST/UEA; estes dados foram utilizados como variável de entrada do algoritmo SEBAL e também para validar as estimativas. A metodologia foi dividida nas seguintes etapas: georreferenciamento das imagens, aplicação do algoritmo SEBAL para a obtenção do saldo de radiação à superfície, validação das estimativas, e por fim, aplicabilidade do algoritmo SEBAL para regiões com alta umidade atmosférica. Os resultados permitiram avaliar a aplicabilidade do algoritmo SEBAL para a região Amazônica, indicando que os erros gerados em cada fase do processamento não implica em erros elevados no cálculo final do balanço de radiação à superfície, visto que algumas variáveis apresentam estimativas maiores do que os dados medidos, e outras apresentam estimativas menores, ocorrendo assim uma compensação entre os erros. Por fim, na ausência de instrumentos à superfície o algoritmo SEBAL pode ser utilizado para estimar os diversos parâmetros da superfície, visto que apresenta erros próximos aos erros dos aparelhos de medição; mesmo que as parametrizações deste algoritmo tenham sido desenvolvidas para regiões semi-áridas.

The surface radiation balance is the balance between radiation that incoming and the radiation radiation outgoing the surface. The same is the one responsible for the regulation of evapotranspiration, sensible heat flux, heat flux in soil and plant photosynthesis. Remote sensing is a tool that has been used for the calculation of the surface radiation balance, because, through it is possible to acquire, process and interpret images and data collected from sensors carried on aircraft or satellites, which capture the interaction between matter and electromagnetic energy. The SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land) is an algorithm that uses satellite imagery and a few surface data to estimate the radiative components and has been used widely by the scientific community to estimate several parameters to the surface for different geographical regions. However, there is still little research conducted to evaluate the applicability of this algorithm in regions with high atmospheric humidity. Thus, this study aims at evaluating the use of this algorithm to estimate the radiation balance at the surface, the states of Rondonia and Amazonas, using images of environmental satellite Landsat 5 TM. for the years 2006 to 2010. To carry out the research used data from micrometeorological towers three experimental sites in the LBA, two located in forest regions and in a pasture region, station data and surface ESTIUEA, these data were used as input of the algorithm SEBAL and also to validate the estimates. The methodology divided into stages: georeferencing of images, the algorithm SEBAL to obtain the net radiation at the surface,validating the estimates , andfinally , applicabiliq/of the algorithm SEBAL to regions with high atmospheric humidity . The results allowed us to evaluate the applicability of the algorithm SEBAL for the Amazon region, indicating that the errors generated at each stage of processing does not imply high errors in the final calculation of the surface radiation balance. since some parameters are larger than the estimates measured data, and other estimates have smaller place so a tradeoff between the errors. Finally, in the absence of instruments to the surface SEBAL algorithm can be used to estimate the various parameters of the surface because it shows errors coming to the errors of measuring devices, even though the parameterization of this algorithm have been developed for semi-arid regions.